Undersøkelse av mulige biotiske årsaker til forsinket spiring i potet gjennom DNA-metastrekkoding og morfologisk nematodeanalyse : en casestudie

Abstract

Forsinket spiring hos potetplanter, og redusert avling og kvalitet ble observert på betydelige arealer i flere potetåkere på Engeløya i Nordland i 2018 og 2019. Ingen åpenbar årsak ble funnet. Det ble tatt jordprøver i områdene med normal og forsinket vekst, og i overgangen mellom disse i tre åkere i 2020 og 2021. DNA-metastrekkoding ble gjennomført for å kartlegge bakterier, sopp, oomyceter og nematoder. Jordprøvene ble også analysert for planteparasittære nematoder, inkludert cyster, for å sammenligne DNA-metastrekkoding med tradisjonelle metoder. Videre ble nematoder ekstrahert fra potetknoller med symptomer på Streptomyces spp. (flatskurv), da man har sett at Pratylenchus spp. kan gi lignende symptomer på knollene. Nematodene ble ekstrahert og identifisert morfologisk. Den vanligste planteparasittære nematoden i jordprøvene var rotsårnematoden Pratylenchus crenatus. Amplikonsvekvensvarianter (ASVer) karakterisert som Pratylenchus spp. var også mest abundant blant planteparasittære nematoder i metastrekkodeanalysen. Det ble ikke funnet Pratylenchus spp. i potetprøver med flatskurvsymptomer. ASVer tilordnet Paratrichodorus spp. ble observert oftere i områder med forsinket vekst enn i områder med god vekst, men denne slekta ble ikke funnet i nematodeekstraksjonen. Potetcystenematoder (Globodera rostochiensis og G. pallida), som er nematodekandidater ved dårlig vekst, ble ikke funnet. I en av åkrene ble det funnet Rhizoctonia spp. i områder med forsinket vekst. Rhizoctonia spp. kan inngå i sykdomskomplekser med frittlevende nematoder. I denne åkeren ble det også funnet P. crenatus, men antallet nematoder, som varierte fra 87-116 individer per 250 mL jord, er trolig under skadeterskel for denne arten. Oomyceten Globisporangium irregulare var vanligere i områder med forsinket vekst enn i områder med god vekst på alle åkrene. G. irregulare har et bredt vertsspekter og kan gi dårlig spiring i en rekke vertsplanter, men den er ikke kjent for å gjøre skade i potet. ASVer tilordnet Aphanomyces spp. var vanlig på alle skiftene. Plantepatogene Aphanomyces-arter kan gi rotråte i belgfrukter og noen andre arter, men det er ikke kjent at den gjør skade i potet. En tydelig årsak til den forsinkede spiringen i potetåkrene har ikke blitt funnet, men det ble funnet flere faktorer som kan ha ført til forsinket vekst. For å fastslå årsaken behøves det videre undersøkelser, inkludert isolering av skadegjørere og smitteforsøk.

Delayed emergence of potato plants and reduced yield and quality were observed in large areas of several potato fields in Engeløya, 150 km north of the Arctic circle in Norway, in 2018-2019. Since no obvious cause was found, soil samples were collected in zones showing normal and delayed growth, and in the transition zones between these, in three fields in 2020 and 2021. DNA metabarcoding was performed to identify present bacteria, fungi, oomycetes, and nematodes. Soil samples were also analyzed for plant-parasitic nematodes, including cysts, to compare DNA metabarcoding with traditional methods. Furthermore, nematodes were extracted from potato tubers showing symptoms of Streptomyces spp. (common scab), as Pratylenchus spp. have been shown to cause similar symptoms on tubers. The extracted nematodes were counted and identified morphologically. The most prevalent plant-parasitic nematode in the soil samples was the root lesion nematode Pratylenchus crenatus. Amplicon sequence variants (ASVs) designated Pratylenchus spp. were also the most abundant among plant-parasitic nematodes in the metabarcoding analysis. However, no Pratylenchus spp. were detected in potato tuber samples showing common scab symptoms. ASVs designated Paratrichodorus spp. were more common in areas with delayed growth than in areas with good growth, however, this genus was not detected in the nematode extractions. Potato cyst nematodes (Globodera rostochiensis and G. pallida), which are obvious nematode candidates of poor growth, were not detected. In one field, Rhizoctonia spp. was present in the parts of the field with poor growth. In this same field P. crenatus was also detected, but the number of nematodes ranged from 87-116 individuals per 250 mL soil, which is likely below the expected damage threshold for this species. Rhizoctonia spp. and free-living nematodes have been found to join in disease complexes. The oomycete Globisporangium irregulare was more prevalent in the poor-growing parts across all fields. G. irregulare has a broad host range and is known to cause damping off disease in many plants, however, it is not described as a potato pathogen. ASVs designated Aphanomyces spp. were common in all three fields. Plant-pathogenic Aphanomyces species are known to cause root rot in legumes, and a few other species, but not in potato. A single cause of the delayed emergence in the potato fields has not been shown, but several factors that are associated with delayed growth were found. To narrow down the cause further, additional studies are needed, including isolation of potential pathogens and infection trials.